レーザー光線が落雷の進路をそらす

空に向けてレーザービームを発射すると、落雷の進路をそらすことができることが、科学者の国際チームによって発見されました。 研究者たちは、彼らの研究が空港やその他の重要なインフラストラクチャの落雷保護を改善するだけでなく、超短レーザーの新しい大気アプリケーションへの道を開く可能性があると述べています.

衛星データによると、世界中で 40 秒間に 120 ～ XNUMX 回の稲妻が発生しています。 雲と地表の間のこのような静電放電は、毎年何千人もの死と数十億ドル相当の損害を引き起こしています。

落雷に対する最も一般的な保護は、フランクリン ロッドとも呼ばれる避雷針です。 この導電性金属マストは、雷の優先ストライク ポイントを提供し、放電を安全に地面に誘導します。

しかし、フランクリンのロッドは常に完璧に機能するとは限らず、カバー範囲も限られています。 それらが保護する領域は、その高さとほぼ同じ半径を持っています。10 m のロッドは、半径 10 m の領域を保護します。 これは、インフラストラクチャの広い領域を確実に保護するには、複数の、または実行不可能な高さのロッドが必要であることを意味します。

別の方法として、科学者は強力なレーザーパルスを使用して落雷を誘導することを提案しました。 以前は実験室でしか検討されていなかったアイデアは、レーザービームが大きな可動ロッドとして機能するというものです。

レーザーベースの避雷針の背後にある基本的な理論は、強力で短いレーザーパルスが空気中に発射され、空気分子をイオン化するのに十分な強度になるというものです。 イオン化レーザー パルスのこれらの長く狭いチャネルに沿って、空気分子が急速に加熱され、超音速で排出されます。 これにより、周囲の領域よりも導電性が高く、密度が低く、寿命の長い空気のチャネルが残り、雷の放電が移動しやすくなります。

「非常に高出力のレーザー パルスが大気中に放出されると、非常に強い光のフィラメントがビーム内に形成されます」と説明します。 ジャン＝ピエール・ヴォルフ、ジュネーブ大学の物理学者。 「これらのフィラメントは、空気中の窒素分子と酸素分子をイオン化し、自由に移動できる電子を放出します。 プラズマと呼ばれるこのイオン化された空気は、導電体になります。」

このアイデアをテストするために、ウルフとヨーロッパと米国の研究者チームは、ヨーロッパの雷のホットスポットの 2500 つである、スイス北東部のセンティス山に向かいました。 この 124 m の山の頂上には、高さ 100 m の通信塔があり、年間約 XNUMX 回の落雷に見舞われます。

チームは特別に開発されたレーザーを通信塔の近くに設置しました。 大型車のサイズで重量が 500 トンを超えるレーザーは、ピコ秒の持続時間と 2021 mJ のエネルギーのパルスを毎秒約 6.3 パルスの速度で放出しました。 3 年の XNUMX 月から XNUMX 月にかけて、研究者はタワーから XNUMX km 以内で発生した合計 XNUMX 時間の雷雨活動中にレーザーを操作しました。

レーザーは雷の経路を導き、制御できますか?

16 か月の実験期間中、タワーは少なくとも XNUMX 回の稲妻に見舞われ、そのうち XNUMX 回はレーザー活動中に発生しました。 これらの XNUMX つの上向きの落雷はすべて、レーザーによってそらされました。 科学者は、タワー、電磁界アンテナ、および X 線センサーで雷電流測定を使用して、雷放電によって生成された電磁波と X 線バーストの詳細をキャプチャし、ストライキの位置を確認しました。

攻撃の 50 つの経路も、XNUMX 台の高速度カメラによって記録されました。 画像は、落雷が最初にレーザーの経路を約 XNUMX m たどったことを示しています。

「レーザーを使用した最初の落雷イベントから、放電がタワーに到達する前に 60 m 近くビームを追跡できることがわかりました。これは、保護面の半径が 120 m から 180 m に増加したことを意味します」と Wolf 氏は言います。

研究者はその結果を Nature Photonicsの.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/laser-beam-diverts-the-path-of-lightning-strikes/